造成阿尔茨海默氏症的免疫细胞
在治疗阿尔茨海默氏症的药物中,超过99%的临床试验都失败了,导致许多人怀疑制药公司是不是搞错了治疗方向。现在,研究人员们使用小鼠来研究,发现了一个新的潜在治疗方向:一个发育过程出了差错,导致免疫细胞去吞噬神经细胞之间的连接部分。
“这是项完美的研究,它揭示了在疾病的早期阶段,体内发生了什么变化。”弗吉尼亚大学医学院的神经科学家Jonathan Kipnis说。
现在,大多治疗阿尔茨海默氏症的药物是为了去除患者体内β淀粉样蛋白。在患者体内,它会在神经细胞周围形成粘稠的斑块。研究的领导者、波士顿儿童医院的Beth Stevens说,相比于正常人,这些患者的脑中有更多的斑块。但是,斑块越多并不意味着症状越严重,如有记忆丧失或是注意力不集中。
Stevens说,在阿尔茨海默氏症的患者中,至少是在携带了人类高阿尔茨海默氏症风险的基因的小鼠中,认知功能减退标志着神经突触,特别是大脑记忆部位神经突触的减少。在神经细胞之间的连接点,即突触中,神经递质会被释放,使大脑产生电活动。
Stevens一直在研究一种免疫机理,这个免疫过程会把功能较弱或是不必要的神经突触给去除掉。在这个过程中,一种名为C1q的蛋白质会引起系列的化学反应,最终导致突触被破坏。在一个突触被“标记”后,被称为小胶质细胞的免疫细胞——大脑的垃圾处理器——就会知道要去“吃掉”它,Stevens说。若在人们大脑的发展过程中,无论是在子宫内或以后在童年和青少年时期,这个免疫过程出错了,就有可能导致精神疾病,如精神分裂症。
Stevens提出了一个假说,同样的免疫机制在阿尔茨海默病早期也会出错,导正常好的突触的破坏,最终导致认知障碍。她和她的团队使用两组患有阿尔茨海默氏症的小鼠——每一个的体内都有过量β淀粉样蛋白,随着它们年龄的增长,渐渐出现了记忆和学习能力障碍。研究人员发现,在它们的脑组织中,C1q的含量都有升高。当研究人员使用抗体阻断C1q导致的免疫反应后,神经突触就没有再减少了。他们把研究结果发表在《科学》上。
对Stevens来说,这项结果表明,在大脑发育的时候,正常的去除突触的免疫反应在人们成年后却有反作用,导致阿尔兹海默氏症。“这些小胶质细胞并没有完美地完成去除神经突触的任务,它们在不需要的时候也在破坏神经细胞。”她说。
研究人员现在正在跟踪研究这些小鼠,看看药物阻断C1q的反应后,它们的认知能力下降速度是否减慢。要确定是否过高的β淀粉样蛋白能使C1q系统失控,Stevens和同事也对正常的小鼠注射了药物,这种药物能够在小鼠的神经周围产生斑块,而由于基因不同,不会引起C1q免疫反应。虽然注射了这种药物的正常小鼠失去了许多突触,但是它们基本上没有受影响。此外,小胶质细胞只会攻击有β淀粉样蛋白的神经突触,表明了β淀粉样蛋白要和C1q一起作用才能破坏突触,它们其中一个并不会破坏神经突触。也有一些其它的诱因,如称为细胞因子的炎性分子,它会触发这个免疫反应。
研究结果与早期的理论相反,早期理论认为,较多的小胶质细胞和激活的C1q仅仅是β淀粉样斑块引起的炎症反应的一部分。相反,在斑块形成之前,小胶质细胞似乎就开始攻击突触了, Stevens说。她和几个合著者是Annexon生物科技公司的股东,这家公司不久就会开始在人身上测试ANX-005药物,它会在人体中阻断C1q免疫反应。
人们仍然在讨论,小胶质细胞在阿尔茨海默氏症中是否真的起了这么大的作用,蒙特利尔神经学研究所、加拿大医院的神经学家Edward Ruthazer说,但是这个免疫反应确实十分重要,在脑脊液中有过多的C1q会导致人们患上阿尔兹海默氏症。不过,他说,“这项研究提供的证据不容置疑。”